生物復(fù)合材料

1、生物復(fù)合材料概念及分類 定義：生物復(fù)合材料又稱為生物醫(yī)用復(fù)合材料，它是由兩種或兩種以上不同材料復(fù)合而成的生物醫(yī)學(xué)材料。制備此類材料的目的就是進(jìn)一步提高或改善某一種生物材料的性能。此類材料主要用于修復(fù)及替換人體組織、器官或增進(jìn)其功能。 分類： 1、按材料組成和性質(zhì)： 醫(yī)用高分子材料（聚乙烯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、硅橡 膠、聚乳酸、聚羥基乙酸）； 醫(yī)用金屬材料（不銹鋼、鈷基合金、鈦和鈦合金以及貴金屬）； 醫(yī)用陶瓷材料（羥基磷灰石材料）； 醫(yī)用復(fù)合材料（金屬基-陶瓷涂層體系等） 2、按材料在生理環(huán)境中的生物化學(xué)反應(yīng)水平： 惰性的生物醫(yī)用材料。 生物活性材料。 可生物降解和吸收的生物材

2、料。 3、按用途： 骨骼-肌肉系統(tǒng)修復(fù)材料和替換材料（骨、牙、關(guān)節(jié)、肌腱） 軟組織材料（皮膚、乳房、食道、呼吸道膀胱） 心血管系統(tǒng)材料（人工心瓣膜、血管、心血管內(nèi)插管） 醫(yī)用膜材料（血液凈化膜和分離膜、氣體選擇性透過膜、角膜接觸鏡） 藥物釋放材料等。生物材料基本生物要求 植入體內(nèi)的材料在人體復(fù)雜的生理環(huán)境中，長(zhǎng)期受物理、化學(xué)、生物電等因素的影響，同時(shí)各組織以及器官間普遍存在著許多動(dòng)態(tài)的相互作用，因此，生物醫(yī)用組分材料必須滿足下面幾項(xiàng)要求： (1)具有良好的生物相容性和物理相容性，保證材料復(fù)合后不出現(xiàn)有損生物學(xué)性能的現(xiàn)象。 (2)具有良好的生物穩(wěn)定性，材料的結(jié)構(gòu)不因體液作用而有變化，同時(shí)材料組成

3、不引起生物體的生物反應(yīng)。 (3)具有足夠的強(qiáng)度和韌性，能夠承受人體的機(jī)械作用力，所用材料與組織的彈性模量、硬度、耐磨性能相適應(yīng)，增強(qiáng)體材料還必須具有高的剛度、彈性模量和抗沖擊性能。 (4)具有良好的滅菌性能，保證生物材料在臨床上的順利應(yīng)用。 此外，生物材料要有良好的成型、加工性能，不因成型加工困難而使其應(yīng)用受到限制。研究及應(yīng)用 根據(jù)基體材料的不同，可將生物醫(yī)用復(fù)合材料大致分為金屬基、陶瓷基和高分子基復(fù)合材料三類。通過相應(yīng)的工藝成型方法將各類材料制作成不同醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的生物復(fù)合材料。 一、生物醫(yī)用陶瓷材料 生物醫(yī)用陶瓷材料又稱生物醫(yī)用無機(jī)非金屬材料，包括陶瓷、玻璃、碳素等無機(jī)非金屬材料。此類材料

4、化學(xué)性能穩(wěn)定，具有良好的生物相容性。一般來說，生物陶瓷主要包括惰性生物陶瓷、活性生物陶瓷和功能活性生物陶瓷三類。模擬性生物陶瓷材料和帶有治療功能的生物陶瓷復(fù)合材料?，F(xiàn)在，功能活性生物陶瓷的研究還處于探索階段，很少有I臨床應(yīng)用報(bào)道，但其應(yīng)用前景是很光明的。不同種類的生物陶瓷的物理、化學(xué)和生物性能差別很大，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的用途也不同。臨床應(yīng)用中，生物陶瓷存在的主要問題是拉伸 強(qiáng)度、扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和韌性較差。氧化鋁、氧化鋯等生物惰性陶瓷耐壓、耐磨和化學(xué)穩(wěn)定性比金屬、有機(jī)材料都好，但其脆性的問題沒有得到解決。生物活性陶瓷的強(qiáng)度則很難滿足人體較大承力部位的需要。 二、膠原基生物材料的應(yīng)用 心臟瓣膜：目前已發(fā)展的

5、有2類:一類是機(jī)械瓣膜,一類是生物瓣膜。用膠原基材料制作成的生物瓣膜的缺點(diǎn)是植入人體后會(huì)產(chǎn)生鈣化,一般在前10a使用期內(nèi)性能良好?，F(xiàn)在,材料科學(xué)家正竭力合成新的醫(yī)用瓣膜材料,目的是大幅度延長(zhǎng)材料的使用壽命,減少二次手術(shù),減輕患者痛苦。 血管修復(fù)：由于心血管疾病日益增加,對(duì)替換血管裝置的要求越來越多。應(yīng)用生物組織基心血管裝置的主要優(yōu)勢(shì),是直徑小于5mm的心血管置換器。與合成材料相比,生物材料的多樣性為改善置換器的性能提供了有利條件,并且膠原基裝置還具有感染性低、宿主組織能向裝置中滲入生長(zhǎng),而不需要高密度孔結(jié)構(gòu),以及可與天然血管在物理性質(zhì)上較好的匹配等優(yōu)點(diǎn)。未來發(fā)展趨勢(shì) 近幾年來人工器官的研究和應(yīng)

6、用迅速發(fā)展，用人工材料制成能部分或全部替代人體自然器官功能的裝置，幾乎對(duì)人體各個(gè)器官（除大腦外）都在進(jìn)行人工模擬研制。不遠(yuǎn)的將來，科學(xué)家有可能借助于生物材料設(shè)計(jì)和制造整個(gè)人體器官，生物醫(yī)用材料和制品產(chǎn)業(yè)將發(fā)展成為本世紀(jì)世界經(jīng)濟(jì)的一個(gè)支柱產(chǎn)業(yè)。 1、組織工程材料面臨重大突破： 由于傳統(tǒng)的人工器官（如人工腎、肝）不具備生物功能（代謝、合成），只能作為輔助治療裝置使用，研究具有生物功能的組織工程人工器官已在全世界引起廣泛重視。最近，由于干細(xì)胞具有分化能力強(qiáng)的特點(diǎn)，將其用作種子細(xì)胞進(jìn)行構(gòu)建人工器官成為熱點(diǎn)。組織工程學(xué)已經(jīng)在人工皮膚、人工軟骨、人工神經(jīng)、人工肝等方面取得了一些突破性成果，展現(xiàn)出美好的應(yīng)用

7、前景。 2、生物醫(yī)用納米材料初見端倪 納米技術(shù)在90年代獲得了突破性進(jìn)展，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究也不斷得到擴(kuò)展。目前的研究熱點(diǎn)主要是藥物控釋材料及基因治療載體材料。 3、血液凈化材料重在應(yīng)用 采用濾過沉淀或吸附的原理，將體內(nèi)內(nèi)源性或外源性毒物（致病物質(zhì)）專一性或高選擇性地去除，從而達(dá)到治病的目的，是治療各種疑難病癥的有效療法。尿毒癥、各種藥物中毒、免疫性疾病（系統(tǒng)性紅斑狼瘡、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎）、高脂血癥等，都可采用血液凈化療法治療，其核心是濾膜、吸附劑等生物材料。 4、復(fù)合生物材料仍是開發(fā)重點(diǎn) 作為硬組織修復(fù)材料的主體，復(fù)合生物材料受到廣泛重視。它具有強(qiáng)度高、韌性好的特點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于臨床。通過具有不同性能材料的復(fù)合，可以達(dá)到取長(zhǎng)補(bǔ)短的效果，有效解決材料的強(qiáng)度、韌性及生物相容性問題。 5、材料表面改性是永久性課題 生物相容性包括血液相容性和組織相容性，是生物材料應(yīng)用